电极活性材料的Li+嵌入/脱嵌引起的大晶格膨胀/收缩会导致电极严重结构退化,并对固态锂基电池的循环寿命产生负面影响。对于层状斜方MoO3(α-MoO3),在Li+嵌入/脱嵌过程中,其沿b轴的大晶格变化会引起不可逆的相变和结构退化,从而导致不良的循环寿命。
在此,南京理工大学Hui Xia,Teng Zhai,中国科学院物理研究所Dong Su提出了一种晶格钉扎策略,以在α-MoO3和η-Mo4O11之间构建具有外延共生结构的相干界面。
文章要点
1)由于在Li+插入/脱出过程中,η-Mo4O11的晶格变化最小,因此,η-Mo4O11域作为pin中心,可以有效抑制α-MoO3的晶格膨胀,沿b方向晶格膨胀从约16%显着降低至2%就证明了这一点。
2)设计的α-MoO3/η-Mo4O11共生异质结构通过利用外延稳定和钉扎效应的优点,在循环过程中实现了强大的结构稳定性(在2 A g−1和298±2K的特定电流下,3000次循环后容量保持率约为81%)。
3)最后,受益于稳定的正极-固体电解质界面,进一步证明了高度耐用且灵活的全固态薄膜锂微电池。这项工作增进了对α-MoO3不稳定结构演化的基本理解,并可能为开发先进电池的高度稳定的电极材料提供合理的策略。
参考文献
Sun, S., Han, Z., Liu, W. et al. Lattice pinning in MoO3 via coherent interface with stabilized Li+ intercalation. Nat Commun 14, 6662 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-42335-x
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42335-x